神农架大九湖泥炭湿地二氧化碳和甲烷排放化学计量比研究

湿地碳释放产物之间关系的研究对了解湿地生态系统碳固定和温室气体排放机理具有重要意义。运用涡度相关技术连续原位观测,对湖北省神农架林区大九湖亚高山泥炭湿地二氧化碳(CO_2)和甲烷(CH_4)的排放特征、CO_2与CH_4排放化学计量比(CO_2∶CH_4比值)的动态变化及其与环境因子的相关性进行了分析。结果表明:①大九湖泥炭湿地CH_4和CO_2通量均表现出较明显的月和季节变化规律,从CO_2与CH_4排放的相关性拟合结果来看,各季节CH_4与CO_2排放的月平均关系表现为线性拟合或一元二次拟合效果最佳,而其日平均关系则表现为一元二次拟合效果较好;②泥炭湿地CO_2∶CH_4比值从2017年3月到2018年1月呈"U"型曲线,1月达到最大值后下降,且全年CO_2:CH_4比值日平均与CO_2呈极显著正相关关系;③除地面以下20cm处土壤含水量(SWC20)月平均外,CO_2∶CH_4日/月平均变化与环境因子均呈极显著相关关系,其中CO_2∶CH_4比值与环境温度、土壤温度呈极显著负相关关系,而CO_2∶CH_4比值与土壤含水量呈极显著正相关关系。     

大九湖泥炭湿地生态系统碳水通量及水分利用效率研究

为研究大九湖泥炭湿地生态系统碳水通量及水分利用效率(WUE)的变化特征,于2015年12月至2017年11月采用涡度相关观测系统对大九湖泥炭湿地生态系统CO_2通量、H_2O通量和环境因子进行了监测。结果表明:①大九湖泥炭湿地生态系统各季节的CO_2通量和H_2O通量整体均呈现单峰型曲线,其中夏季碳水通量的变化幅度最大,冬季碳水通量的变化幅度最小;②大九湖泥炭湿地生态系统CO_2通量与H_2O通量在0.01的检验水平上显著相关,且两者的比值存在一定的函数关系,其中三次拟合效果最优,拟合优度R~2为0.38;③大九湖泥炭湿地生态系统WUE的变化范围为0.06～13.95g C/kg H_2O,其日均值为3.26g C/kg H_2O,各季节湿地生态系统WUE的变化幅度表现为夏季冬天秋季春季;④大九湖泥炭湿地生态系统WUE与蒸散量(ET)的拟合关系中,夏季和冬季的拟合效果较好,随着ET的增加,湿地生态系统WUE不断减小;⑤大九湖泥炭湿地生态系统WUE与气温(T_a)的拟合关系中,夏季拟合效果较好,随着T_a的升高,湿地生态系统WUE不断减小;⑥大九湖泥炭湿地生态系统WUE与土壤温度(T_s)的拟合关系中,秋季拟合效果较好,随着T_s的升高,湿地生态系统WUE增加。该研究结果可为大九湖泥炭湿地生态系统变化趋势的预测及功能调控提供理论支持,也可为正确评价湿地生态系统碳水耦合、水分利用效率提供科学依据。     

神农架大九湖泥炭地碳储量估算及固碳能力研究

通过对神农架大九湖泥炭地进行野外调查和长期观测,采用经验公式和实验室分析方法,计算了神农架大九湖泥炭地土壤有机碳含量和有机碳储量,并对2016-2018年神农架大九湖泥炭地的固碳能力特征进行了分析.结果 表明:在0～100 cm深度范围内,神农架大九湖泥炭地土壤有机碳含量的变化范围为282.90～516.10 g/kg...     

偏远高山湿地土壤中PAHs污染特征:以神农架大九湖为例

于2012年4月沿大九湖湿地平均分布10个采样点,各采集0~10、10~20以及20~30 cm浅层土壤,采用GC-MS对大九湖湿地浅层土壤中USEPA 16种优控多环芳烃（PAHs）进行分析,对其分布、组成、来源进行了详细的讨论,并对高山湿地PAHs污染标志物进行了浅析.结果表明,研究区0~10、10~20、20~30cm浅层土壤中∑₁₆PAHs含量分别为48.55~984.73、14.36~806.47、12.84~1191.53 ng·g^-1,均值分别为302.94、142.98、208.68 ng·g^-1;7种致癌单体多环芳烃含量范围分别为21.20~844.29、2.96~592.06、0.66~964.70 ng·g^-1,均值分别为197.25、93.16、147.16 ng·g^-1,分别占总PAHs的65.12%、65.13%、69.08%;泥炭区PAHs含量明显高于非泥炭区,且已达到重度污染程度;PAHs组成以4、5、6环为主;结合IcdP/（IcdP+BghiP）及Pyr/BaP比值分析,推测大九湖湿地浅层土壤中PAHs主要来源于化石燃料及木材的燃烧,近年来旅游车辆的进入对PAHs的贡献较大;对浅层土壤中各单体PAH与PAHs总含量进行回归分析表明、苯并（b）荧蒽、茚（1,2,3cd）并芘、苯并（a）蒽作为泥炭地PAHs标志性化合物,用来评价PAHs的污染程度.     

三江平原稻田CO2通量及其环境响应特征

基于涡度相关技术,于2004年生长季对三江平原稻田CO2通量进行了观测.结果表明,CO2通量日变化特征明显;月平均的CO2通量日变化幅度很大,6～9月,夜间最大净排放通量分别为0.23,0.23,0.18,0.12mg/(m2·s);白天最大净吸收通量分别为-0.14, -0.68, -0.66, -0.22mg/(m2·s).白天CO2通量的变化与光合有效辐射明显相关,并且逐月变化.利用摩擦速度(U*)的阈值进行筛选,夜间通量与温度之间无明显相关,同期观测的静态箱法结果表明,夜间通量与空气和土壤温度相关,整个生长季,生态系统从大气中吸收的C为5.30t/hm2.     

三江平原稻田CO2通量及其环境响应特征

 基于涡度相关技术,于2004年生长季对三江平原稻田CO₂通量进行了观测.结果表明,CO₂通量日变化特征明显;月平均的CO₂通量日变化幅度很大,6～9月,夜间最大净排放通量分别为0.23,0.23,0.18,0.12mg/(m²·s);白天最大净吸收通量分别为-0.14,-0.68,-0.66,-0.22mg/(m²·s).白天CO₂通量的变化与光合有效辐射明显相关,并且逐月变化.利用摩擦速度(U)的阈值进行筛选,夜间通量与温度之间无明显相关,同期观测的静态箱法结果表明,夜间通量与空气和土壤温度相关,整个生长季,生态系统从大气中吸收的C为5.30t/hm².     

亚热带稻田生态系统CO2通量的季节变化特征

为估算和评价稻田生态系统碳源/汇强度及其对大气CO2浓度变化的贡献,研究了稻田生态系统与大气间CO2交换通量的季节变化特征及其影响因素.采用涡度相关技术对我国亚热带稻田生态系统CO2交换通量进行了连续监测,在数据剔除、校正和差补的基础上,对瞬时CO2通量值进行计算求得日CO2通量值和年CO2通量值,并对CO2通量季节变化及其与主要气象因子的关系进行了探讨.结果表明,稻田生态系统光合吸收CO2通量(GPP)、呼吸排放CO2通量(Reco)和净吸收CO2通量(NEE)的季节变化均呈6～9月较高,1～5月和10～12月较低的对称分布.其中5～9月水稻生长时期的NEE总量占年总量的80%以上,对年NEE总量起决定性作用.光合有效辐射(PAR)和日平均气温(Ta)是GPP与NEE季节变化的最主要影响因子,二者与GPP和NEE分别存在显著的二元线性关系.年净吸收CO2总量为2475.6g/(m2·a),这表明我国亚热带稻田生态系统是大气CO2的汇.     

陆地生态系统碳水通量特征研究进展

CO₂/H₂O通量特征对于揭示微尺度生态系统的区域碳循环规律及机制具有重要意义。陆地生态系统作为全球生态系统重要组成部分,其CO₂/H₂O通量变化深刻影响着全球碳循环和水循环平衡。本文综述了碳通量、水汽通量的研究方法,归纳了各类研究方法的研究进展,评述了各类方法的优势与不足。总结了我国包括森林、草地、农田、荒漠等不同陆地生态系统碳通量和水汽通量的最新研究进展,对碳通量和水汽通量的影响环境因子进行了总结分析,最后从模拟尺度以及影响因子角度,分析了目前碳水通量研究存在的问题难点及未来发展趋势。     

城市复杂下垫面供暖前后CO_2通量特征分析

城市二氧化碳排放是全球大气二氧化碳的重要来源.利用涡度相关法测量的沈阳城市中心CO2浓度和通量资料,分析了2008年10～11月供暖期前后CO2浓度和通量的变化特征.研究表明,供暖期前后CO2浓度日变化呈双峰型曲线,第1个峰值出现在04:45,与日出时间一致,第2个次峰出现受机动车高峰和供暖影响;CO2通量研究表明,城市二氧化碳为净排放,供暖期前二氧化碳排放为52.69g.(m2.d)-1,供暖期后为82.50g.(m2.d)-1,植被光合作用起到了消减交通高峰时释放的CO2的作用,供暖期由于燃料燃烧在17:15～18:15出现明显CO2通量峰值,CO2排放比供暖期前增加29.37g.(m2.d)-1;CO2通量与温度的峰值和感热通量转为正值的时间有一定的对应关系.研究也指出,CO2浓度与通量的变化受风向与源区的协同影响.     

七星湖湿地磷素分布特征及扩散通量估算

为研究山东省滕州市七星湖湿地磷素的分布特征及其迁移规律,植被在磷的迁移转化中的作用,采集秋季七星湖表层沉积物及其上覆水体样品,分析总磷(TP)、总溶解性磷(TDP)、溶解性活性反应磷(SRP)、颗粒态磷(PP)的分布特征和相关性,计算沉积物-上覆水体界面的扩散通量。结果表明:TP浓度在上覆水体明水区域沿途总体变化不大(0.05~0.06 mg/L),在芦苇群落沿程降低(0.04~0.09 mg/L),香蒲群落中有波动变化(0.02~0.09 mg/L)。上、中、下游3个断面明水区域沉积物间隙水中各形态磷素浓度均比植物区域高,说明植物对沉积物中磷素的截留吸收转化有重要作用。上、中、下游大型挺水植物各器官磷素所占比例有明显差异,且地上部分高于地下部分。七星湖湿地经过3年的磷素沉降,沉积物TP浓度增加42.2%。沉积物-上覆水体间TDP和SRP的扩散通量均为正通量,表明磷素从沉积物向上覆水体扩散,且明水区域扩散通量均高于植物区域。表层沉积物间隙水和上覆水体各形态磷的相关性表明,间隙水中的磷主要以TDP和SRP的形态向上覆水体扩散。     

神农架大九湖大气中的多环芳烃

为了研究神农架大九湖大气中多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的质量浓度、来源及健康风险,用聚氨基甲酸酯泡沫被动采样器对大九湖大气中的PAHs进行了季节性监测.结果表明,大气中ΣPAHs的质量浓度为6.94~184.23 ng·m~(-3),平均值为30.36 ng·m~(-3),主要成分为菲(Phe)、萘(Nap)、芘(Pyr)、荧蒽(Fla)、芴(Flu)和蒽(Ant)等低环数化合物.与其他地区相比,大九湖大气中的PAHs处于较低污染水平.鹿场附近、大九湖泥炭区和大九湖管理局PAHs污染较严重.秋冬季污染较严重,春夏季污染较轻.特征化合物含量比值法和后向轨迹聚类分析法解析结果表明,大九湖大气中的PAHs污染主要来自煤和生物质的燃烧,兼有机动车尾气排放和石油源,既有当地排放又有来自湖北、河南和湖南等地的近源传输和少数西北方向的远源传输.健康风险评价结果表明,总毒性当量质量浓度(ΣBaPeq)年平均值为0.208 ng·m~(-3),低于我国环境空气质量标准(GB 3095-2012)中规定的BaP年平均质量浓度限值(1 ng·m~(-3)),说明大九湖大气中PAHs的健康风险较小.     

天津市七里海湿地土壤地球化学特征及生态环境意义研究

以七里海湿地为研究对象,通过表层土壤元素含量变化和元素间的相关关系,运用R型聚类分析方法,对指标组合特征进行分析,以相关系数0.35划分,分为3个指标组合,土壤中元素的积累以非生物积累为主.探讨了湿地土壤元素分布分配的地球化学规律.通过湿地的环境变化对土壤元素含量变化的影响,表层土壤有机碳、总氮以及碳氮比的研究,表明七里海湿地土壤有机碳含量和总氮的含量高度呈正相关,相关系数R达到0.95,有机碳和总氮的含量分布特征也很相似.从地球化学角度,分析了七里海湿地的生态环境作用.     

盐城湿地沉积物环境特征及其影响因素研究

盐城沿海湿地是国家级自然保护区,正面临环境的污染和生态破坏的威胁。为了有效地保护和恢复其受损的生态功能,文章通过实地采样分析的方法研究了盐城湿地底泥氮、磷及有机物含量与分布规律及其影响因素。研究表明盐城湿地受潮流与河流水动力条件的长期综合作用,该区从陆地向海洋方向,沉积物粒度呈现由细变粗的总体变化规律。潮间带沉积物中氮、磷及有机碳在空间上也呈现出从光滩向高潮位区逐渐增加的趋势。沉积物中营养物释放与微小颗粒物的再悬浮成为潮间带水体富营养化的一个重要因素。     

太湖水体中碱性磷酸酶的空间分布及生态意义

在对太湖生态湖区进行分区的基础上,监测各湖区水体碱性磷酸酶活性、动力学参数以及常规水环境化学指标,探讨水体碱性磷酸酶活性的空间分布特征及其环境影响因素.结果表明,太湖水体碱性磷酸酶活性(APA)、最大反应速率(Vmax)值及碱性磷酸酶反应米氏常数(Km)值分布均呈空间异质性;APA与Vmax值具有相似性的空间分布规律,即西岸河口区水体中APA值与Vmax值最大,分别为(9.43±5.30)nmol.(L.min)-1和(13.70±7.42)nmol.(L.min)-1,在其他湖区依次为湖心区>草型湖区>梅梁湾区>竺山湖区>贡湖区;草型湖区Km值(20.50±11.30)μmol.L-1>贡湖区>竺山湖区>梅梁湾区>湖心区>西岸河口区(9.17±3.46)μmol.L-1.太湖水体中Vmax与pH、总磷(TP)、叶绿素a(Chla)之间均存在显著的线性正相关,其相关系数分别为rpH=0.651 2**(p<0.01)、rTP=0.488 5**(p<0.01)、rChla=0.765 6**(p<0.01),但与水温、溶解性总磷(DTP)、正磷酸盐(PO43--P)无显著的相关性;Km值与TP浓度间呈显著的线...     

川渝地区大气可降水量的气候特征以及与地面水汽量的关系

利用1972～2002年川渝地区地面气象资料和探空站高空气象资料,计算分析了川渝地区整层大气可降水量的气候分布及近30年来的气候变化趋势,探讨了整层大气可降水量与地面气温、降水量的关系,特别是夏季大气可降水量与旱涝年、大范围暴雨天气过程之间的关系。并根据地面湿度参量拟合出川渝地区整层大气可降水量与地面水汽压、地面露点温度的统计关系式。通过检验和比较证实所建立的经验计算公式具有较高精度和应用价值。     

洱海流域生态塘湿地氮截留特征及其影响因素

为考察生态塘湿地对农村面源污染水体氮截留效果及其影响因素,以洱海子流域生态塘湿地为例,对其基本设计参数和水质进行调查分析,评估生态塘湿地对氮的截留效果,识别不同形态氮在湿地中的迁移转化特征,剖析生态塘湿地中氮截留的主控因子.结果表明:①污水经生态塘湿地净化处理后,出水水质显著改善.出水氮达GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准的比例为37.5%. ②Spearman相关分析表明,湿地净化效率与湿地氮输入密切相关,生态塘湿地可以有效实现氮的截留,η（TN）（η为去除率）分别与ρ（NH₄+-N）（R=0.226,n=84）、ρ（TN）（R=0.215,n=84）呈显著正相关,与ρ（NO₃--N）（R=-0.201,n=84）相关性不强,硝酸盐氮截留是其效率提高的主要制约因素. ③丰水期、枯水期高低水位交替运行有助于氮截留效率的稳定,枯水期生态塘几乎可以截蓄汇水分区内全部农村面源污水,实现污水的收集消纳及净化.丰水期和枯水期平均η（NH₄+-N）分别为57.72%和55.30%;平均η（NO₃--N）分别为49.45%和46.73%;平均η（TN）分别为54.41%和54.20%. ④单因素分析法有助于识别影响湿地氮净化效率的主控因子.研究显示,当生态塘湿地面积（< 8 000 m2）、库容（< 15 000 m3）、水深（< 2.0 m）在一定范围内时,氮净化效率与面积、库容、水深响应关系不显著,但合适的水深（< 0.4 m和>1.5 m）有利于氮的截留.      

黑河流域水汽输送及收支特征

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料对黑河流域的水汽输送和收支特征进行了计算分析,结果表明:西风环流使得源于大西洋和北冰洋的水汽成为黑河流域空中水汽的主要来源,流域内水汽输送以自西向东的纬向输送为主,东边界输出强度强于西边界输入强度,纬向净输入量为负;经向输送为自北向南且在强度上不及纬向输送,北边界输入强度强于南边界输出强度,经向净输入量为正。700 hPa气层流域南部的水汽辐合辐散特征随季节变化显著,冬季为水汽辐散区,夏季为水汽辐合区;流域北部没有明显的水汽辐合辐散特征。全流域多年平均水汽输入量为997.3 km³,输出量为1 046.1 km³,净输入量-48.8 km³,20世纪60年代中期以后流域水汽净输入量呈现增加趋势。黑河流域北部荒漠区年内各季均为水汽输出期,中低层大气(地面~500 hPa)为主要的水汽输出层;南部山区年内6-9月为水汽输入期,低层大气(地面~700 hPa)为水汽输入层,中高层大气(700~300 hPa)为水汽输出层。据大气水平衡原理,黑河流域多年平均蒸发量约为84 km³。     

人工湿地中植物生长特性及其对TN和TP的吸收

构建了潜流水平芦苇湿地处理富营养化污水,在近2年的研究中考察了芦苇的生长规律、 芦苇不同器官对TN和TP的吸收及季节变化,评价了植物吸收对湿地TN和TP的去除作用.结果表明,2个生长年内芦苇的生长规律不同,受第1年芦苇移植的影响,芦苇生长周期滞后,导致植物立枯生物量与活体生物量比例在2年中相同月差异很大.第2年芦苇地上生物量是第1年的3.9倍.芦苇组织中TN和TP含量遵循新鲜叶>成年根>新鲜茎的规律.新鲜植物组织中TN和TP含量变化相对不大,当植物枯萎时地上组织TN和TP含量明显下降.根中TN和TP含量在全年中基本维持稳定.植物净吸收随植物生长情况而改变,按全年衡算,当湿地进水TN和TP负荷分别为61.39和7.39 g/(m2·a)时,植物地上生物量吸收TN和TP分别占湿地TN和TP总去除量的46.0%和26.8%,植物吸收仍起到重要作用.      

黄河三角洲新生湿地土壤碳氮磷分布及其生态化学计量学意义

河口湿地是连接陆地生态系统和海洋生态系统的纽带。土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)元素是湿地生态系统营养水平的重要指示物,显著影响湿地生态系统的生产力。本文研究了黄河三角洲新生湿地不同植被下土壤C、N、P的分布特征和生态化学计量特征。结果表明,1)黄河三角洲新生湿地C、N、P含量分别为1.2~8.4、0.2~0.8、0.4~0.6g/kg,平均值分别为3.5、0.4、0.5g/kg;土壤表层的C、N、P含量显著高于亚表层。2)黄河三角洲新生湿地C/N、C/P、N/P比值分别为4.62~12.67、2.02~16.39、0.22~1.53,平均值分别为8.77、6.81、0.77。土壤C/N、C/P、N/P比值随土壤剖面深度向下递减,不同植被土壤之间的C/N、C/P、N/P比值有所不同。土壤生态化学计量比值显示黄河三角洲新生湿地土壤有机质分解快,氮的矿化度高。因此,提高该地区土壤有机质的归还,同时适当增加氮肥使用成为湿地生态恢复的优先选项。